自動化檢測技術(shù)在煙草物流入庫端的研究與應(yīng)用

胥國芳，姜漢棟，李瀟飏

（湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，湖北武漢 430040）

0 引言

檢驗(yàn)貨物是倉儲業(yè)務(wù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)型企業(yè)中物料入庫的質(zhì)量直接影響后續(xù)的出庫轉(zhuǎn)運(yùn)和生產(chǎn)質(zhì)量。入庫檢測主要分為數(shù)量檢驗(yàn)、外觀質(zhì)量檢驗(yàn)和包裝檢驗(yàn)，即復(fù)核貨物數(shù)量是否與入庫憑證相符，貨物質(zhì)量是否符合規(guī)定的要求，貨物包裝能否保證在儲存和運(yùn)輸過程中的安全。

（1）按照傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法，數(shù)量檢驗(yàn)分為3 種形式，即計(jì)件、檢斤、檢尺求積。

（2）外觀檢驗(yàn)是指通過人的感覺器官檢查商品外觀質(zhì)量的檢查過程，主要檢查貨物的自然屬性是否因物理及化學(xué)反應(yīng)而造成負(fù)面的改變，是否受潮、沾污，商品有無損傷及商品包裝的牢固程度。

（3）包裝檢驗(yàn)一般是采用眼看、手摸的方法進(jìn)行檢查、驗(yàn)收。

1 煙葉高架庫基本情況

湖北中煙武漢卷煙廠自2018 年易地技改正式投產(chǎn)使用以來，智能物流在新廠內(nèi)得到廣泛使用，廠內(nèi)6 個(gè)大規(guī)模的智能高架庫（煙葉高架庫、煙絲高架庫、輔料高架庫、成品高架庫、濾棒高架庫、輔料高架庫），采用KUKA 機(jī)器手、豐田環(huán)形穿梭車、德馬泰克堆垛機(jī)、范德蘭德分揀線等一系列進(jìn)口先進(jìn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了廠內(nèi)智能物流。本文針對煙葉庫在使用過程中出現(xiàn)的一系列問題，通過在人的感官檢查的基礎(chǔ)上添加一系列智能入庫檢測，如可視化檢測、外形檢測、微波水分檢測等，分析自動化檢測入庫的重要性，生產(chǎn)、設(shè)備維護(hù)和產(chǎn)品質(zhì)量均有明顯提升。

武漢卷煙廠煙葉庫一共有13 500 個(gè)貨位，按年產(chǎn)225 萬箱卷煙（9000 箱/d）來計(jì)算，每天所需實(shí)托盤1442 個(gè)、存儲時(shí)間為9.36 d。在這種高效物料流動的情況下，入庫的檢測更為重要，而傳統(tǒng)的入庫檢測方法已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需求。因此，煙葉庫的入庫檢測添加了可視化檢測、外形檢測、微波水分檢測等項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)自動化入庫檢測系統(tǒng)。

2 入庫自動化檢測系統(tǒng)

2.1 煙包外觀可視化檢測

2.1.1 煙箱和托盤規(guī)格的審核

檢測操作首先需要明確檢測標(biāo)準(zhǔn)，必須要統(tǒng)一紙箱規(guī)格。為此，經(jīng)協(xié)商明確紙箱及托盤的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，紙箱為136 mm×72 mm×725 mm（長×寬×高），托盤外形為1200 mm×800 mm×150 mm（圖1）。

圖1 煙箱三維示意

2.1.2 煙箱入庫標(biāo)準(zhǔn)及檢測要求

（1）對于扎帶的數(shù)量、打結(jié)情況，要求如下：①扎帶數(shù)量不小于3 個(gè)，無斷裂情況；②無人工打結(jié)塊；③扎帶距離端面最近不小于50 mm（距離可以人工更改）。

（2）對于紙箱的貨叉作業(yè)端面，要求如下：①在紙箱的貨叉作業(yè)端面檢測無脫落、散落的扎帶；②對紙箱的翹邊情況進(jìn)行分析和識別，無翹邊；③對紙箱的掉皮情況進(jìn)行分析和識別，掉皮長度不大于100 mm、面積不大于10 000 mm2，無破損穿透現(xiàn)象。

2.1.3 安裝視頻檢測裝置后設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣本

安裝后對入庫的煙包進(jìn)行拍照取樣，篩選出幾組具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)煙包照片作為樣本。在嚴(yán)格遵守?zé)熛淙霂鞓?biāo)準(zhǔn)要求下，這樣既可以更加直觀地顯現(xiàn)出檢測效果，也提高了異形煙包的剔除率，做到準(zhǔn)確識別、精確剔除。

經(jīng)過比對挑選，確定了規(guī)范煙包入庫的效果圖片，在規(guī)范的煙包上方可以清楚地看到有4 根均勻分布的打包帶，且沒有打結(jié)的情況；在側(cè)面未見翹腳、破損的情況（圖2）。

圖2 煙箱入庫效果圖

通過對比研究可知，異形煙包存在有明顯破損、褶皺，問題在于側(cè)面較多發(fā)生，所以需要更加關(guān)注煙包側(cè)面的紙箱（圖3）。

圖3 有缺陷的異形煙包

2.1.4 檢測功能

問題煙包經(jīng)過上封面、兩側(cè)面時(shí)，拍下檢測照片（圖4）。

圖4 煙包檢測界面

（1）對于問題主要存在的煙包兩側(cè)面，采用多種檢測判斷技術(shù)，如缺陷檢查、邊緣檢測、翹腳檢測等。實(shí)際測試結(jié)果表明，上述3 種檢測方式配合使用時(shí)效果最佳。檢測方法的設(shè)置如圖5 所示，按照選擇主界面的“檢查參數(shù)設(shè)置”—“選擇設(shè)置參數(shù)”—“啟用設(shè)置”的順序設(shè)置。設(shè)置異形煙包檢測后效果，按照需檢測范圍拖動鼠標(biāo)即可更改檢測范圍，從而提高檢測效果及異形煙包的剔除率（圖6）。

圖5 煙包檢查參數(shù)設(shè)置

圖6 調(diào)整煙包的檢測范圍

（2）對于問題發(fā)生不多的上側(cè)面，可以減少檢測判斷技術(shù)，這樣會降低煙包檢測的誤剔除率，避免正常煙包被退出庫，減少人工二次檢查重復(fù)性工作，節(jié)約人力物力的浪費(fèi)。這在一定程度可以降低技術(shù)檢測門檻，可以更大限度地合理使用檢測功能。

另外，檢測煙包時(shí)還會記錄煙包不良品數(shù)目、計(jì)算不良品剔除率，同時(shí)對缺陷進(jìn)行分類、保存缺陷照片。該系統(tǒng)可以查詢到一年以內(nèi)的圖像，便于對上游部門進(jìn)行意見反饋。

2.2 煙包外形檢測

外形檢測是一種簡單有效的外形尺寸檢測手段，根據(jù)煙箱外觀的長寬高尺寸，在外形檢測支架相對應(yīng)的位置安裝光電傳感器裝置進(jìn)行探測，如果有煙箱尺寸超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則由倉儲控制系統(tǒng)（Warehouse Controll System，WCS）直接將該煙包剔除到剔除口站臺，絲毫不影響后面的煙包正常進(jìn)行檢測申請。剔除口的煙包則由人工進(jìn)行檢查并更換煙箱外包裝后，重新上線檢測。

在實(shí)施煙包外形檢測后，堆垛機(jī)叉取煙包、煙包放入貨位和煙包出庫運(yùn)行的故障率大幅下降，輥道輸送機(jī)和鏈條輸送機(jī)也減少了外力作用的磨損。

2.3 在線微波水分檢測

微波水分檢測是在煙葉庫入庫口檢測煙包水分異常和煙葉是否霉變等異常情況，主要由發(fā)送和接收兩個(gè)傳感器來完成：傳感器通過微波發(fā)射接收系統(tǒng)向被測介質(zhì)發(fā)射微波信號，電磁能在穿過被測介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)中的水分子會吸收電磁場中的能量。而這部分被吸收的能量與水分子含量有線性關(guān)系，不同的電磁頻段、在不同的含水率和介質(zhì)間其特性都不同，通過同時(shí)發(fā)射多段不同頻率的頻譜，結(jié)合數(shù)據(jù)模型和特殊算法就能確定被測介質(zhì)的水分含量與密度。同時(shí)，可以根據(jù)水分值識別出霉變煙包并剔除。

武漢卷煙廠煙葉庫是保證制絲車間葉片處理段物料持續(xù)供應(yīng)的關(guān)鍵一環(huán)，煙葉庫物流系統(tǒng)的正常運(yùn)行不僅能保障制絲生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)，還會對切片回潮后的煙葉質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。物流煙葉庫中的煙包水分值主要通過入庫時(shí)微波讀取的方式獲取，在煙包出庫過程中，不同年份、等級的煙包按照葉組配方等級排序后進(jìn)入葉片處理段時(shí)（圖7），回潮控制系統(tǒng)將微波讀取的煙包水分值作為依據(jù)進(jìn)行定量加水。由于水分誤差帶來的波動性，對回潮機(jī)控制系統(tǒng)的要求增高，出口水分的穩(wěn)定性不能得到有效控制，直接影響回潮出口煙葉的質(zhì)量。因此，通過多渠道獲取煙包的真實(shí)水分并按照其高低進(jìn)行排序后出庫，對于提高出口水分的穩(wěn)定性、減少操作人員工作量以及降低回潮機(jī)的控制難度，具有重要意義。

圖7 煙包出庫水分值

3 結(jié)論

煙包入庫檢測直接影響著設(shè)備的故障率和生產(chǎn)效率。在增加入庫檢測裝置之前，每月因紙箱破損、打包帶脫落、煙包尺寸超標(biāo)等原因造成的設(shè)備故障在25 起左右。安裝煙包入庫檢測后，杜絕不合格煙包的入庫，使因煙包原因造成的設(shè)備故障率降為零，保證物流設(shè)備穩(wěn)定有序的運(yùn)行。